Ensayos geofísicos: Crosshole, Downhole y más

CROSSHOLE:

Es un ensayo geofísico del tipo invasivo. El método está basado en determinar la velocidad de propagación de las ondas de compresión (P) y de cizalle (S) a diferentes niveles de profundidad. Es necesario un mínimo de 2 sondas. Consiste en generar pulsos sísmicos dentro de uno de los sondeos (emisor) y determinar el tiempo transcurrido desde que se genera el pulso hasta que se recibe, por medio de un geófono de 3 componentes en el otro sondeo. Conociendo la distancia que separa ambos sondeos, se puede obtener la velocidad de transmisión de las ondas sísmicas.

DOWNHOLE:

Es un ensayo geofísico destructivo recomendado por el DS61 para realizar un perfil de terreno y estimar Vs30. Consiste en generar ondas sísmicas en la superficie mediante golpes verticales y horizontales en una placa ubicada a 1-3 m del pozo. Se registran tiempos de llegada de las ondas P y S. Estas son registradas por un geófono triaxial situado en la parte inferior de la sonda, midiéndose cada 1m hasta alcanzar la profundidad del pozo. Conociendo la geometría fuente-geófono del dispositivo y los tiempos de llegada de las ondas sísmicas, es posible calcular las velocidades de propagación a distintas profundidades.

ONDAS P:

Son ondas longitudinales o compresionales, lo cual significa que el suelo es alternadamente comprimido y dilatado en la dirección de propagación.

ONDAS S:

Son ondas en las cuales el desplazamiento es transversal a la dirección de propagación. Su velocidad es menor que las P. Aparecen en el terreno, algo después que las P. Son las que generan las oscilaciones durante el movimiento sísmico y las que producen la mayor parte de los daños.

ONDAS RAYLEIGH:

Son ondas superficiales que producen un movimiento elíptico retrógrado del suelo.

ONDAS LOVE:

Son ondas superficiales que producen un movimiento horizontal de corte en superficie. Solo se propagan por las superficies, es decir, por el límite entre zonas o niveles (EJ: sup del terreno).

PROCEDIMIENTO E.TRIAXIAL U (NO consolidado):

Si nosotros tenemos una masa de suelos con estos ejes coordenados, esquemáticamente como es el ensayo, nosotros vamos a tener la muestra y lo primero que se hace es aplicarle una presión de cámara que se aplica sobre toda la probeta previo a una saturación de la muestra. Entonces, se aplica esta carga y dependiendo del tipo de ensayo es si nosotros pasamos al paso siguiente que es incrementar la carga norma (eso depende del tipo de ensayo). En este caso para un ensayo NO consolidado (U) una vez que tenemos determinadas las presiones en torno a la probeta se aplica inmediatamente la carga adicional vertical.

CARACTERÍSTICAS MUESTRA PARA OBTENER Su:

Primero, la muestra debe presentar presiones de poros al inicio y durante todo el ensayo, por lo que así el ángulo de fricción se hace cero, y por esta razón la envolvente es horizontal, donde se obtiene Su, la resistencia al corte no drenado del suelo. La muestra no debe consolidarse, así la muestra no alivia presiones de poros. La muestra debe ser un suelo puramente cohesivo fi = 0 (imposible, es 15 aprox). Debe tener un contenido de finos para que la muestra sea impermeable, debe tener humedad la muestra y una velocidad que no permita el drenado.

SPT:

Se usa prácticamente en todo tipo de suelos, incluso en rocas muy alteradas, pero preferentemente es en suelos granulares. Se realiza en interior de sondeos (durante penetración). La frecuencia habitual del SPT a lo largo del sondeo es de cada 2-5m o mayor. Se coloca una muestra en el sondaje el cual consta de 3 elementos (zapata, tubo bipartido y cabeza de acoplamiento). Esto se debe hincar en el terreno 60 cm, contando el número de golpes cada 15 cm de penetración. 1 lectura.

CORTE DIRECTO:

Predominante para suelos granulares finos. Consiste en tallar bloques generalmente dentro de calicatas de reconocimiento, en su base o paredes, lo que induce el plano de falla del bloque. El bloque se rodea con un marco metálico, el cual se une al bloque con mortero de cemento. El gato hidráulico que aplicará la fuerza horizontal, por lo general, se ancla a las paredes del pozo con hormigón. La presión vertical también es aplicada con el gato. Se deben medir los movimientos de las cuatro esquinas de la cara superior del bloque en dirección vertical y horizontal. Las cargas se miden con un anillo dinamométrico o mediante células de presión, primero la fuerza vertical de confinamiento y luego la fuerza horizontal que provoca el esfuerzo cortante. No podemos determinar si trabajamos con presiones efectivas. Hay 3 casos, ensayo U (no consolidado no drenado; UU), ensayo CU (consolidado no drenado), ensayo CD (consolidado drenado).

CNC:

Tiene por finalidad determinar la resistencia a la compresión no confinada (qu), c=qu/2, aquí el fi = 0 (teoría). Es un método rápido y económico. Consiste en un ensayo uniaxial, en donde la probeta no tiene soporte lateral (f3=0) realizándolo en condiciones no drenadas. Las probetas deberán cumplir con Dmin 33mm, tamaño máximo partícula 1/10 su diámetro. A partir de la obtención de una muestra de terreno se corta un pedazo de muestra y se empieza a tallar para dejarla al tamaño deseado. Previo a ensayar se determina el diámetro, altura, peso, etc. Luego se aplica la compresión en la carga y se toman las medidas del lector. Luego de esto, la probeta se remoldea.

TRIAXIAL:

El ensayo se realiza en una cámara de pared transparente llena de líquido, en la que se coloca la probeta cilíndrica de suelo que, salvo que se adopten precauciones especiales, tiene una altura a dos veces su diámetro. Forrada con una membrana de caucho, esta va sujeta a un pedestal y a un cabezal, sobre los que se apoyan a los extremos de la probeta. Se divide en dos etapas, la primera en la que la probeta de suelo es sometida a una presión hidrostática de fluido, con esfuerzos verticales iguales a los horizontales. Durante esta etapa, la probeta es consolidada si se permite el drenaje del fluido de los poros. Alternativamente, si el drenaje no puede ocurrir, se dice que la probeta es no consolidada. En la segunda etapa, llamada aplicación del esfuerzo desviador, se incrementan los esfuerzos verticales a través del pistón vertical de carga, hasta la falla. En esta etapa, el operador tiene también la opción de permitir el drenaje y, por lo tanto, eliminar la presión neutra, o mantener la válvula correspondiente cerrada sin drenaje. Si la presión neutra es disipada, se dice que el ensayo es drenado; en caso contrario, es no drenado. Así, los ensayos se clasifican en: 1) No consolidado no drenado (UU): se impide el drenaje durante las dos etapas. 2) Consolidado no drenado (CU): se permite el drenaje durante la primera etapa. 3) Consolidado drenado (CD): se permite el drenaje durante todo el ensayo y no se dejan generar presiones neutras aplicando los incrementos de carga en forma pausada durante la segunda etapa y esperando que el suelo se consolide. Luego, por Coulomb, tenemos el corte. Generalmente, el ensayo se hace con 3-5 probetas. La representación de resultados en Mohr está constituida por una serie de círculos cuya envolvente permite obtener los parámetros del suelo. Las tensiones aplicadas son las principales, las condiciones de drenaje pueden ser controladas.